氫氣因其清潔無污染、熱量高等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的清潔能源。根據(jù)氫氣的來源，可以將氫氣分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫。綠氫在制備過程中可以實(shí)現(xiàn)零碳排放量，因此也被稱為最純正的綠色能源。其中，電解水制氫作為目前最重要的綠氫制備手段之一，備受世界各國關(guān)注。

電解水制氫

電解水制氫是指在直流電作用下，水分子在電解槽中被解離生成氧氣和氫氣的過程。自1800年電解水被發(fā)現(xiàn)證實(shí)以來，電解水技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了兩個多世紀(jì)。根據(jù)電解槽的不同，目前主流的電解水制氫技術(shù)可以分為4種類型。

四種電解水技術(shù)

• 堿性電解水技術(shù)（ALK）

ALK是最早開展的電解水制氫技術(shù)之一，其發(fā)展最成熟，投資、運(yùn)行成本低，但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。

• 質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)（PEM）

PEM具有能耗低、設(shè)備緊湊的優(yōu)勢，能適應(yīng)可再生能源電力輸入，但存在電解槽使用壽命較短，設(shè)備成本高等問題。

• 高溫固體氧化物電解水技術(shù)（SOEC）

SOEC在高溫下運(yùn)行，制氫系統(tǒng)電化學(xué)性能顯著提升，效率更高。但高溫也制約著該技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此SOEC還在初期示范階段。

• 固體聚合物陰離子交換膜電解水技術(shù)（AEM）

AEM作為最新的電解水技術(shù)，其潛力在于將堿性電解槽的低成本與PEM的簡單、高效相結(jié)合，目前處于研發(fā)階段。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

日本和歐美等國對于電解水制氫技術(shù)研發(fā)較早，從下圖可知日本擁有該領(lǐng)域最多的專利，他們在該領(lǐng)域的技術(shù)儲備也最為充足。其次是美國和德國，也具有較強(qiáng)的電解水制氫技術(shù)與設(shè)備制造研發(fā)實(shí)力。

我國近些年加大了對電解水制氫技術(shù)的突破，已申請國際專利 253 項(xiàng)。目前，我國堿性電解水的一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國際先進(jìn)水平，但在PEM電解水技術(shù)與國外尚有一定差距。

未來展望

電解水制氫技術(shù)具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活和產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)，因此，是光伏、風(fēng)電等可再生能源制氫的主攻方向。在“雙碳”的大背景下，可再生能源的快速發(fā)展和材料技術(shù)的更新迭代，將為電解水制氫技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展注入新的活力。